工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备及供气组合的制作方法
【专利摘要】本发明涉及工业窑炉纯氧燃烧加热技术领域，尤其是一种工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，它包括窑炉，在窑炉的胸墙和/或碹顶上设置一组或多组由至少一个氧气管和至少一个燃气管构成的供气组合；氧气管的氧气喷射方向与燃气管的燃气喷射方向之间形成一定角度，并在原料液面以上相交混合燃烧。一种工业窑炉纯氧燃烧供气组合，它包含至少一个氧气管和至少一个燃气管，所述的氧气管和燃气管之间存在夹角，氧气管喷出的氧气和燃气管喷出的燃气在喷射前方的一个区域内相交混合。本发明直接使用氧气管和燃气管分别向窑炉内部喷射氧气和燃气，大大提高了热利用效率，提高了窑炉的熔化率，窑炉能耗降低。
【专利说明】
工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备及供气组合
技术领域
[0001 ]本发明涉及工业窑炉纯氧燃烧加热技术领域，尤其是一种工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备及供气组合。
【背景技术】
[0002]本发明涉及工业窑炉纯氧燃烧加热技术，行业涉及:玻璃行业(平板玻璃、玻璃纤维、瓶罐玻璃、器皿玻璃、液晶玻璃、微晶玻璃、玻璃棉等)、钢铁行业、有色冶金行业等。以玻璃单元窑为例说明如下:
[0003]玻璃的熔制过程是在玻璃窑炉的熔化部完成的，按照玻璃原料配方配好的配合料通过投料机3投入到熔化部的熔化池I，传统的纯氧燃烧技术是通过熔化部两侧胸墙10上设置的燃烧器2(见图1、图2)将燃气和氧气喷射入窑炉燃烧，或者是通过在熔化部碹顶4设置的燃烧器2 (见图3、图4)将燃料和氧气喷射入窑炉燃烧，加热玻璃配合料，使配合料熔化并发生物理和化学反应，形成均匀并且气泡、条纹和结石都控制在一定范围内符合成型要求的玻璃液。
[0004]传统的纯氧燃烧技术都存在一定的问题，主要表现在以下几个方面:
[0005]传统的纯氧燃烧技术都是燃气和氧气同时进入燃烧器2，由燃烧器喷嘴喷出混合燃烧，纯氧燃烧火焰温度非常高，在绝热环境下可达3000 °C以上，在实际窑炉中也超过1800°C以上，远超过窑炉火焰空间9温度(一般在1500-1600 °C)，远高于燃烧器2的材料工作上限温度(约1000°C )，甚至比窑炉耐火材料长期工作上限温度(约1700°C)还要高，如此高温的火焰离燃烧器喷嘴及烧嘴砖11非常近，很容易烧坏燃烧器2及烧嘴砖11，甚至烧坏胸墙10或碹顶4的耐火材料，严重影响燃烧器及窑炉的寿命，所以很多窑炉在实际运行没多长时间就要更换烧嘴或对窑炉进行热修。
[0006]传统的纯氧燃烧技术由于燃烧释放的热量没有最大化的传递给玻璃原料和玻璃液，而是过度地加热了窑炉耐火材料，并且烟气从烟道排出时温度过高，前者导致窑炉外表面温度高，窑炉散热增加，后者导致烟气带走的热量增多，所以热利用效率低。
[0007]燃烧器设置在窑炉碹顶的传统的纯氧燃烧技术(见图3，图4)由于燃烧器是燃气管和氧气管组合在一起的，直径很大，又很重，为了防止窑炉里面高温废气泄漏，安装燃烧器要求高，在碹顶开孔安装尺寸较大(直径超过200mm)，在窑炉热态下安装、操作以及拆除非常不便，而且对碹顶带来安全隐患。一旦碰到突发停气停电事故，燃烧器熄火，必须尽快(约5分钟)拆除燃烧器，否则燃烧器很快被窑炉内上升的高温废气烧毁。但目前很多窑炉使用的顶烧燃烧器重约25公斤，并有螺栓固定，而且有时碰上窑炉挥发物粘结，是不可能在5分钟内及时拆除所有顶烧燃烧器的(年产8万吨玻璃纤维窑炉顶烧燃烧器数量在8-10个)，这样燃烧器非常容易就会被烧坏。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种热利用率高、可提高使用寿命的工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备及供气组合。
[0009]为了达到上述目的，本发明所设计的工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，它包括窑炉，在窑炉的胸墙和/或碹顶上设置一组或多组由至少一个氧气管和至少一个燃气管构成的供气组合;氧气管的氧气喷射方向与燃气管的燃气喷射方向之间形成一定角度，并在原料液面以上相交混合燃烧;氧气和燃气相交的点与胸墙、碹顶之间均存在一定距离。
[0010]所述的供气组合中的氧气管和燃气管之间相互独立。
[0011]所述的供气组合中包含一个氧气管和一个燃气管。
[0012]当供气组合中的氧气管和燃气管设置在碹顶时，氧气管的氧气喷射方向、燃气管的燃气喷射方向均与原料液面之间的夹角为0-90°，且不包含0°，其中氧气管和燃气管中的某一个管道可以为90°其余管道均与该管道之间形成夹角，并相交燃烧。其中燃气喷射方向、氧气喷射方向与原料液面的夹角为0-90°，即为燃气喷射方向所在直线、氧气喷射方向所在直线与原料液面所在平面之间所成的非钝角。所述的氧气管和燃气管安装方向是朝向窑炉熔化池的玻璃原料或玻璃液，当氧气和燃气喷入窑炉交叉混合燃烧后，火焰进一步朝向熔化池中的玻璃原料或玻璃液前进并触及到玻璃原料或玻璃液，最终火焰在玻璃原料表面或玻璃液面形成一个圆形或椭圆形的覆盖面。
[0013]当供气组合中的氧气管和燃气管设置在胸墙时，氧气管的氧气喷射方向、燃气管的燃气喷射方向均与原料液面之间的夹角为0-90°，且不包含90°。燃气管和氧气管中的其中一个管道可以为0°，另外其他管道则与该管道之间形成夹角，并相交燃烧。其中燃气喷射方向、氧气喷射方向与原料液面的夹角为0-90°，即为燃气喷射方向所在直线、氧气喷射方向所在直线与原料液面所在平面之间所成的非钝角。
[0014]所述的氧气和燃气喷入窑炉后在远离胸墙或碹顶后有一个交叉点，这个交叉点非常靠近玻璃原料或玻璃液面，但不能在玻璃原料或玻璃液面上，这个点在安装氧气管和燃气管的位置到玻璃原料或玻璃液面之间的某段合理的区域。
[0015]所述的多组供气组合布置在窑炉熔化池的熔化区或澄清区所对应上部的胸墙或碹顶上，熔化区所对应上部的胸墙或碹顶上至少布置一组或以上。在澄清区所对应上部的胸墙或碹顶上布置零组或以上。
[0016]所述的多组燃气组合按照不同的排列组合设置在胸墙或碹顶上，在窑炉纵向方向上设置成一列或一列以上，每一列设置一组或一组以上供气组合，每一列数量不一定相等；在窑炉横向方向上设置成一排或一排以上，每一排设置一组或一组以上供气组合，每一排数量不一定相等。
[0017]所述的每一组供气组合所喷入的氧气量和燃气量是按照氧气和燃气充分燃烧或根据窑炉氧化还原气氛的要求按比率来控制的，每一组有自己的独立控制，或多组共用一个总流量比率控制。
[0018]—种工业窑炉纯氧燃烧供气组合，它包含至少一个氧气管和至少一个燃气管，所述的氧气管和燃气管之间存在夹角，氧气管喷出的氧气和燃气管喷出的燃气在喷射前方的一个区域内相交混合。
[0019]本发明打破了传统的纯氧燃烧技术，直接使用氧气管和燃气管代替纯氧燃烧器分别向窑炉内部喷射氧气和燃气，让氧气和燃气在需要加热的玻璃原料或玻璃液面附件近和表面混合燃烧，燃烧释放的热量通过热辐射和热传导给玻璃原料或玻璃液，大大提高了热利用效率，提高了窑炉的熔化率，窑炉能耗降低。
[0020]另一方面，氧气和燃气分别独立喷射入窑炉内，在两者达到交叉点之前是没有混合燃烧的，这样，在窑炉的火焰空间，离胸墙或碹顶很长一段距离范围内没有高温火焰，有效减弱了高温火焰对胸墙和碹顶耐火材料的侵蚀，而且常温的氧气和燃气吸收大量的胸墙和碹顶附近的热量之后到达玻璃原料或玻璃液面燃烧，降低了窑炉火焰空间的温度，也就是说与传统的纯氧燃烧技术相比，达到同样的熔化效果的前提下，本发明专利可以让窑炉胸墙和碹顶温度更低，窑炉寿命就更长。
[0021]本发明使用氧气管和燃气管代替纯氧燃烧器，在安装和操作维护上都更加的简便。第一，在窑炉热态技改或新建项目时，在胸墙或碹顶安装打孔尺寸比传统的纯氧燃烧器的要小很多，非常容易实施。第二，燃烧火焰远离氧气管和燃气管，而且常温的氧气和燃气对氧气管和燃气管具有冷却效果，所以氧气管和燃气管不会有象传统纯氧燃烧技术的燃烧器烧嘴极易被窑炉高温或自己的高温火焰氧化甚至烧坏的情况，它的使用寿命更长，而且成本又非常低。第三，一旦突发停电、停气等事件导致窑炉内熄火，窑炉内1500°C-1600 °C的温度是缓慢下降的，余温还是远高于燃烧器材料的工作上限温度(一般1050°C)，拔出氧气管和燃气管比拔出传统纯氧燃烧技术体积庞大的纯氧燃烧器更容易更快捷。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中燃烧器设置在胸墙上的剖面俯视图；
[0023]图2为现有技术中燃烧器设置在胸墙上的剖面左视图；
[0024]图3为现有技术中燃烧器设置在碹顶上的剖面俯视图；
[0025]图4为现有技术中燃烧器设置在碹顶上的剖面左视图；
[0026]图5为本发明的三排供气组合设置在碹顶上的剖面主视图；
[0027]图6为本发明的三排供气组合设置在碹顶上的剖面左视图；
[0028]图7为本发明的三排供气组合设置在碹顶上的剖面俯视图；
[0029]图8为本发明的两排供气组合设置在碹顶上的剖面主视图；
[0030]图9为本发明的两排供气组合设置在碹顶上的剖面左视图；
[0031]图10为本发明的两排供气组合设置在碹顶上的剖面俯视图。
【具体实施方式】
[0032]下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
[0033]实施例1:
[0034]如图5、图6、图7所示，本实施例描述的工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，它包括窑炉，在窑炉的碹顶4上设置多组由一个氧气管5和一个燃气管6构成的供气组合;氧气管5的氧气喷射方向与燃气管6的燃气喷射方向之间形成一定角度，并在原料液面以上相交混合燃烧;氧气和燃气相交的点与碹顶4之间存在一定距离。所述的供气组合中的氧气管5和燃气管6之间相互独立。
[0035]氧气管5的氧气喷射方向、燃气管6的燃气喷射方向均与原料液面之间的夹角为O-90°，且不包含0°。所述的氧气管5和燃气管6安装方向是朝向窑炉熔化池I的玻璃原料或玻璃液，当氧气和燃气喷入窑炉交叉混合燃烧后，火焰进一步朝向熔化池I中的玻璃原料或玻璃液前进并触及到玻璃原料或玻璃液，最终火焰在玻璃原料表面或玻璃液面形成一个很大的圆形或椭圆形的覆盖面。
[0036]所述的氧气和燃气喷入窑炉后在远离碹顶4后有一个交叉点，这个交叉点非常靠近玻璃原料或玻璃液面，但不能位于玻璃原料或玻璃液面上，这个点在安装氧气管5和燃气管6的位置到玻璃原料或玻璃液面之间的某段合理的区域。
[0037]所述的多组供气组合布置在窑炉熔化池I的熔化区7或澄清区8所对应上部碹顶4上，熔化区7所对应上部的碹顶4上布置五组。在澄清区8所对应上部碹顶4上布置三组。
[0038]所述的多组燃气组合按照不同的排列组合设置在碹顶4上，在窑炉纵向方向上设置成五列，每一列设置一组或两组供气组合且交替设置;在窑炉横向方向上设置成三排，每一排设置两组或三组供气组合，且交替设置。
[0039]所述的每一组供气组合所喷入的氧气量和燃气量是按照氧气和燃气充分燃烧，每一组有自己的独立控制。
[0040]实施例2:
[0041]如图8、图9、图10所示，本实施例描述的工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，它包括窑炉，在窑炉的碹顶4上设置多组由一个氧气管5和一个燃气管6构成的供气组合;氧气管5的氧气喷射方向与燃气管6的燃气喷射方向之间形成一定角度，并在原料液面以上相交混合燃烧;氧气和燃气相交的点碹顶4之间存在一定距离。所述的供气组合中的氧气管5和燃气管6之间相互独立。
[0042]氧气管5的氧气喷射方向、燃气管6的燃气喷射方向均与原料液面之间的夹角为0-90°，且不包含0°。所述的氧气管5和燃气管6安装方向是朝向窑炉熔化池I的玻璃原料或玻璃液，当氧气和燃气喷入窑炉交叉混合燃烧后，火焰进一步朝向熔化池I中的玻璃原料或玻璃液前进并触及到玻璃原料或玻璃液，最终火焰在玻璃原料表面或玻璃液面形成一个很大的圆形或椭圆形的覆盖面。
[0043]所述的氧气和燃气喷入窑炉后在远离碹顶4后有一个交叉点，这个交叉点非常靠近玻璃原料或玻璃液面，但不能位于玻璃原料或玻璃液面上，这个点在安装氧气管5和燃气管6的位置到玻璃原料或玻璃液面之间的某段合理的区域。
[0044]所述的多组供气组合布置在窑炉熔化池I的熔化区7或澄清区8所对应上部碹顶4上，熔化区7所对应上部的碹顶4上布置四组。在澄清区8所对应上部碹顶4上布置四组。
[0045]所述的多组燃气组合按照不同的排列组合设置在碹顶4上，在窑炉纵向方向上设置成四列，每一列设置两组供气组合;在窑炉横向方向上设置成两排，每一排设置4组供气组合。
[0046]所述的每一组供气组合所喷入的氧气量和燃气量是根据窑炉氧化还原气氛的要求按比率来控制的，多组共用一个总流量比率控制。
[0047]实施例3:
[0048]—种工业窑炉纯氧燃烧供气组合，它包含一个氧气管5和一个燃气管6，所述的氧气管5和燃气管6之间存在夹角，氧气管5喷出的氧气和燃气管6喷出的燃气在喷射前方的一个区域内相交混合。
【主权项】
1.一种工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，它包括窑炉，其特征是:在窑炉的胸墙和/或碹顶上设置一组或多组由至少一个氧气管和至少一个燃气管构成的供气组合;氧气管的氧气喷射方向与燃气管的燃气喷射方向之间形成一定角度，并在原料液面以上相交混合燃烧;氧气和燃气相交的点与胸墙、碹顶之间均存在一定距离。2.根据权利要求1所述的一种工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，其特征是:所述的供气组合中的氧气管和燃气管之间相互独立。3.根据权利要求1或2所述的一种工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，其特征是:所述的供气组合中包含一个氧气管和一个燃气管。4.根据权利要求3所述的一种工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，其特征是:当供气组合中的氧气管和燃气管设置在碹顶时，氧气管的氧气喷射方向、燃气管的燃气喷射方向均与原料液面之间的夹角为0-90°，且不包含0°。5.根据权利要求3所述的一种工业窑炉纯氧燃烧的双气体独立供气交叉燃烧设备，其特征是:当供气组合中的氧气管和燃气管设置在胸墙时，氧气管的氧气喷射方向、燃气管的燃气喷射方向均与原料液面之间的夹角为0-90°，且不包含90°。6.一种工业窑炉纯氧燃烧供气组合，其特征是:它包含至少一个氧气管和至少一个燃气管，所述的氧气管和燃气管之间存在夹角，氧气管喷出的氧气和燃气管喷出的燃气在喷射前方的一个区域内相交混合。
【文档编号】C03B5/04GK106082591SQ201610632746
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月1日 公开号201610632746.3, CN 106082591 A, CN 106082591A, CN 201610632746, CN-A-106082591, CN106082591 A, CN106082591A, CN201610632746, CN201610632746.3
【发明人】邓国敢, 李惠林
【申请人】桐乡市致远环保科技有限公司